纤维新材料及应用-2高技术.ppt

高技术纤维
高强力高模量纤维
定义:一般把强度高于3GPa或20g/D纤维称为高强力纤维.
一般模量要在200GPa以上。
Pa KPa MPa GPa TPa
强度模量
碳纤维(HT) 26g/D 1500 g/D 235GPa
碳纤维(HM) 13g/D 2400 g/D 391GPa
芳族纤维(HT)25 g/D 520 g/D 66GPa
芳族纤维(HM)23 g/D 1000 g/D 127GPa
玻璃纤维 21 g/D 390 g/D 86GPa
氧化铝 9 g/D 870 g/D 246GPa
碳化硅 13 g/D 870 g/D 196GPa
硼纤维 15 g/D 1780 g/D 413GPa
纤维的理论强度:.

极限强度(g/d)
=大分子共价键结合力/密度*分子截面积
C-C键的结合力:*10-4达因
聚合物分子截面积极限强度纤维强度
(nm2) (g/d) (GPa) (g/d)
PE 372 32
NL6 316 32
PVA 236 27
PPTA 235 30
PET 232 28
PP 218 18
PAN 196 20
PVC 169 21
纤维实现高强度的必要条件:
。
。
(能够实现高取向)
,缺陷少。
保障条件:
大分子之间缠结少。
分子链规整。
分子量大。
合适的工艺条件。
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(一)制造方法
单体:对苯二酰氯+对苯二胺
聚合方法:溶液聚合法
溶剂:六甲基磷酰胺(HMPA)、二甲基乙酰胺(DMAC)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、或HMPA/NMP混合溶剂。
聚合物沉淀,经分离、粉碎和干燥制成PPTA树脂。
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纺丝:液晶纺丝
溶于浓硫酸中,温度80—100℃。

液晶:有一类物质在从各向异性的晶态转入各向同性的液态时,先要经过各向异性的液态,这一类物质的这种过渡状态称为液晶。一般由较长的分子形成,分子具有明显的几何不对称性而取向。
近晶相液晶:分子排列方向一致,分子轴垂直的平面内周期破坏。
向列液晶:分子仅有排列方向一致,按轴向取向,而分子的轴向周期性破坏。
胆淄相液晶:分子成层状排列,螺旋结构。
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纺丝时,首先将PPTA溶解在浓硫酸中调制成浓度为约20%的溶液。
80℃左右,转变为向列型液晶。
140 ℃时,变为各向同性夜。
喷丝头组件的温度不超过80~100 ℃.
凝固浴:25%H2SO4水溶液,浴温10 ℃。